Ecolocalizzazione nei delfini: come funziona il sonar biologico
L'ecolocalizzazione è il sistema sensoriale con cui i delfini e gli altri odontoceti (cetacei dotati di denti) esplorano l'ambiente sottomarino emettendo suoni e ascoltando gli echi che ne tornano. In acqua, dove la luce penetra poco e la visione diventa rapidamente inutile, questo "sonar biologico" — chiamato anche biosonar — permette al delfino di percepire distanza, direzione, dimensione, forma e persino la consistenza interna degli oggetti, distinguendo ad esempio un corpo cavo da uno pieno. Si tratta di uno degli adattamenti sensoriali più raffinati conosciuti nel regno animale, frutto di milioni di anni di evoluzione.
Il principio di base: suono ed eco
Il meccanismo è concettualmente identico a quello del sonar artificiale impiegato nei sommergibili, ma è interamente biologico e molto più sofisticato. Il delfino emette brevissimi impulsi sonori ad alta frequenza, detti clic. Questi impulsi si propagano nell'acqua a circa 1.500 metri al secondo — quasi cinque volte più velocemente che nell'aria — e quando incontrano un ostacolo, un pesce o il fondale, rimbalzano indietro sotto forma di eco. Misurando il tempo che intercorre tra l'emissione del clic e il ritorno dell'eco, l'animale ricava la distanza dell'oggetto; analizzando le caratteristiche dell'eco (intensità, frequenza, ritardo tra le due orecchie) ne deduce posizione, dimensione e struttura.
I delfini non emettono un clic isolato, ma sequenze rapidissime. Quando l'animale si avvicina a un bersaglio, la frequenza dei clic aumenta fino a fondersi in un suono quasi continuo, percepito dagli osservatori umani come un cigolio o un ronzio (il cosiddetto buzz terminale, tipico della fase finale di caccia).
Come viene prodotto il suono: le labbra foniche
A differenza di quanto si potrebbe immaginare, i delfini non producono i clic con la bocca o le corde vocali, ma all'interno delle vie nasali, sotto lo sfiatatoio. La struttura chiave è costituita dalle labbra foniche (in inglese phonic lips, un tempo chiamate museau de singe, "muso di scimmia", per la loro forma), due coppie di tessuti situate nel passaggio nasale.
Il delfino spinge aria pressurizzata attraverso questi passaggi stretti: l'aria forza le labbra foniche a vibrare, e questa vibrazione genera il clic. L'aria non viene espulsa nell'ambiente ma riciclata internamente in apposite sacche aeree, così l'animale può ecolocalizzare anche in immersione profonda senza disperdere ossigeno. Ricerche pubblicate sul Journal of Experimental Biology hanno evidenziato un dato sorprendente: la produzione sonora è lateralizzata. I delfini tendono a generare i clic dell'ecolocalizzazione con la coppia di labbra foniche di destra e i fischi di comunicazione con quella di sinistra. Il delfino è inoltre capace di variare l'energia emessa con un singolo clic di diversi ordini di grandezza, regolando con grande precisione la pressione dell'aria e la tensione dei tessuti.
Il melone: la lente acustica
Una volta generato, il suono deve essere focalizzato e indirizzato. Questo compito spetta al melone, l'organo grasso e arrotondato che dà alla fronte dei delfini la caratteristica forma bombata. Il melone è composto da lipidi (grassi e oli) di densità diversa, disposti in modo non omogeneo: questa struttura "stratificata" funziona come una lente acustica, rifrangendo le onde sonore e concentrandole in un fascio stretto e direzionale proiettato in avanti, nell'acqua.
Modificando la conformazione del melone e delle sacche aeree circostanti grazie a una muscolatura dedicata, il delfino può in una certa misura orientare e mettere a fuoco il proprio fascio sonoro, "puntandolo" come un riflettore verso i bersagli di interesse senza necessariamente muovere la testa.
La ricezione: ascoltare con la mandibola
Altrettanto particolare è il modo in cui i delfini ricevono gli echi di ritorno. Non li captano attraverso orecchie esterne — che non possiedono — ma principalmente attraverso la mandibola inferiore. La parte posteriore della mandibola contiene un canale pieno di grasso acustico che conduce le vibrazioni sonore direttamente all'orecchio interno, isolato dal resto del cranio. Le due metà della mandibola raccolgono il suono in modo leggermente diverso, e questa differenza fornisce al cervello informazioni preziose sulla direzione dell'eco.
L'elaborazione finale avviene nel cervello, che possiede regioni uditive estremamente sviluppate. Il delfino costruisce così una sorta di "immagine acustica" tridimensionale dell'ambiente circostante, con una risoluzione tale da rilevare oggetti di pochi centimetri a decine di metri di distanza e da distinguere materiali differenti.
Caratteristiche dei clic e prestazioni
I clic di ecolocalizzazione del tursiope (Tursiops truncatus), la specie più studiata, hanno caratteristiche misurabili con precisione:
- Durata: ogni clic dura circa 50-130 microsecondi (milionesimi di secondo).
- Frequenza: le frequenze di picco si collocano tipicamente tra 40 e 130 kHz, ben oltre la soglia dell'udito umano (che arriva a circa 20 kHz). Si tratta dunque di ultrasuoni.
- Direzionalità: il fascio è stretto e orientato in avanti, il che migliora la precisione e riduce le interferenze.
Grazie a questo sistema, un delfino può cacciare in acque torbide o nell'oscurità totale, individuare prede nascoste sotto la sabbia del fondale e navigare evitando ostacoli. La sensibilità è tale che gli animali riescono a percepire differenze minime nello spessore o nel contenuto degli oggetti — capacità che ha reso i delfini soggetti di numerosi studi di biologia sensoriale e fonte di ispirazione per la progettazione di sonar artificiali.
Domande frequenti
I delfini producono i suoni con la bocca?
No. I clic dell'ecolocalizzazione sono generati nelle vie nasali, sotto lo sfiatatoio, facendo vibrare le cosiddette labbra foniche al passaggio dell'aria pressurizzata. La bocca non è coinvolta nella produzione del biosonar.
A cosa serve il melone del delfino?
Il melone è un organo grasso situato nella fronte che funziona come una lente acustica: rifrange e focalizza i suoni emessi in un fascio stretto e direzionale, permettendo all'animale di orientare il proprio sonar verso i bersagli.
Come fanno i delfini a sentire gli echi?
Ricevono i suoni di ritorno principalmente attraverso la mandibola inferiore, che contiene un canale di grasso acustico collegato direttamente all'orecchio interno. I delfini non hanno orecchie esterne.
Gli esseri umani possono sentire l'ecolocalizzazione dei delfini?
Solo in parte. Molti clic raggiungono frequenze di 40-130 kHz, ben oltre il limite dell'udito umano (circa 20 kHz), quindi sono ultrasuoni inudibili. Sono percepibili invece i fischi e le componenti a frequenza più bassa.
L'ecolocalizzazione e i fischi sono la stessa cosa?
No. I clic servono all'ecolocalizzazione (esplorare e cacciare), mentre i fischi servono alla comunicazione sociale. Alcuni studi indicano che i delfini producono i clic con il lato destro delle vie nasali e i fischi con il lato sinistro.